ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА


RU (11) 2199811 (13) C2

(51) 7 H02K29/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001108008/09 
(22) Дата подачи заявки: 2001.03.28 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.03.28 
(45) Опубликовано: 2003.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1536484 A1, 15.01.1990. RU 2015608 C1, 30.06.1994. US 4584513 А, 22.04.1986. DE 3108600 A1, 16.09.1982. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" 
(72) Автор(ы): Лутидзе Ш.И.; Джафаров Э.А. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" 
Адрес для переписки: 117927, Москва, Ленинский пр-т, 19, ОАО "ЭНИН" 

(54) ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к генераторам постоянного тока с бесконтактной коммутацией. Технический результат, заключающийся в улучшении коммутации и регулирования величин токов и мощности, достигается путем того, что генератор постоянного тока, содержащий замкнутую обмотку якоря, обмотку возбуждения и ротор, снабжен полупроводниковым коммутатором, выполненным в виде полностью управляемых прямо и обратно включенных тиристоров, размещенных между обмоткой якоря, выполненной в виде секций, находящихся в пазах магнитной системы, и токопроводящими шинами, выполненными кольцеобразными и соединенными с положительным и отрицательным зажимами выходного напряжения, при этом аноды прямо включенных и катоды обратно включенных тиристоров соединены между собой и подключены к секциям обмотки якоря, а катоды прямо включенных и аноды обратно включенных тиристоров соединены с токопроводящими шинами, подключенными, соответственно, к положительному и отрицательному зажиму выходного напряжения. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и предназначено для генерирования электроэнергии постоянного тока.

Известен генератор постоянного тока, содержащий статорную неподвижную обмотку возбуждения, по которой протекает постоянный ток, ротор, с замкнутой якорной обмоткой, вращающийся вместе с коммутатором, неподвижную щеточную систему с механическим контактом между щетками и коммутатором (см. М.П. Костенко, Л. М. Пиотровский "Электрические машины" М.-Л.: Энергия, 1964 г., стр. 69).

Достаточно подробно генератор постоянного тока описан в известной книге А.И. Вольдена "Электрические машины" Л.: Энергия, 1978 г., стр. 171-197.

Недостатком коллекторного генератора постоянного тока является несовершенство и ненадежность механической системы коммутации при помощи вращающегося коллектора, неподвижной щеточной системы, ввиду ее изнашивания, наличие скользящего контакта, зависящего от окружающей среды и требующего постоянного тщательного ухода, отсутствие быстродействия и гибкости регулирования, а также ряд ограничений по условиям коммутации: максимальной скорости вращения, величины коммутируемых токов, напряжений и мощности.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение указанных недостатков, т.е. увеличение надежности коммутации за счет бесконтактного регулирования, увеличение быстродействия и гибкости регулирования величин токов и мощности.

Указанная цель достигается тем, что генератор постоянного тока снабжен полупроводниковым коммутатором, выполненным в виде полностью управляемых, прямо включенных и обратно включенных тиристоров, размещенных между обмоткой якоря, выполненной в виде секций, находящихся в пазах магнитной системы, и токопроводящими шинами, выполненными кольцеобразными и соединенными с положительным и отрицательным зажимами выходного напряжения, при этом аноды прямо включенных и катоды обратно включенных тиристоров соединены между собой и подключены к секциям обмотки якоря, а катоды прямо включенных и аноды обратно включенных тиристоров соединены с токопроводящими шинами, подключенными, соответственно, к положительному и отрицательному зажиму выходного напряжения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена электрическая схема генератора постоянного тока, который состоит из замкнутой неподвижной обмотки якоря 1, состоящей из последовательно соединенных секций 2, находящихся в пазах магнитной системы, вращающейся обмотки возбуждения постоянного тока 3 на роторе 4, полупроводникового коммутатора, состоящего из полностью управляемых, прямо включенных тиристоров 5-10 и обратно включенных тиристоров 11-16, а также токопроводящей кольцеобразной шины 17, соединенной с положительным зажимом выходного напряжения генератора и токопроводящей кольцеобразной шиной 18, соединенной с отрицательным зажимом выходного напряжения генератора.

Аноды прямо включенных тиристоров 5-10 соединены последовательно с катодами обратно включенных тиристоров 11-16 и в точках соединений подключены к секциям 2 обмотки якоря 1. Для электрической шестифазной схемы генератора постоянного тока, показанной на чертеже, число таких секций - шесть.

Катоды прямо включенных тиристоров 5-10 коммутатора соединены с токопроводящей кольцеобразной шиной 17 и через нее подключены к положительному зажиму выходного напряжения 2 генератора. Аноды обратно включенных тиристоров 11-16 коммутатора соединены с токопроводящей кольцеобразной шиной 18 и через нее подключены к отрицательному зажиму выходного напряжения U2 генератора.

Генератор постоянного тока работает следующим образом: вращающееся магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения 3 при подключении к ней напряжения U1 на вращающемся роторе 4 с угловой скоростью p, индуктирует в секциях 2 обмотки якоря 1 генератора постоянную ЭДС. При поступлении на управляющие электроды прямо включенного 5 и обратно включенного 14 тиристоров коммутатора, диаметрально расположенных друг относительно друга, сигнала с системы управления (не показано) эти тиристоры открываются. При этом, все остальные тиристоры коммутатора находятся в закрытом состоянии. Таким образом, создается электрическая цепь: обмотка якоря, прямо включенный тиристор 5, токопроводящая кольцеобразная шина 17, положительный зажим выходного напряжения U2 генератора, отрицательный зажим выходного напряжения U2 генератора, токопроводящая кольцеобразная шина 18, обратно включенный тиристор 14, обмотка якоря 1. На выходе этой цепи формируется постоянное напряжение U2.

В следующий интервал времени, определяемый сигналом с системы управления на управляющие электроды прямо включенного 6 и обратно включенного 15 тиристоров коммутатора, также диаметрально расположенных друг относительно друга, поступает сигнал с системы управления и они открываются. Тиристоры 5 и 14, одновременно, при этом закрываются, остальные тиристоры по прежнему закрыты. И, в этом случае, аналогично предыдущему, на выходе генератора формируется выходное постоянное напряжение U2.

В третьем интервале времени происходит открытие диаметрально противоположных прямо включенного 7 и обратно включенного 16 тиристоров, при одновременном закрытии тиристоров 6 и 15. Все остальные тиристоры коммутатора, как и в предыдущих случаях, закрыты. На выходе генератора снова формируется постоянное выходное напряжение U2. Далее процесс повторяется.

Таким образом, напряжение на выходе генератора остается постоянным.

Данный генератор постоянного тока является бесконтактным и свободен от недостатков, присущих традиционным генераторам постоянного тока. Он является высоконадежным источником большой электрической мощности с высокими технико-экономическими показателями.

Предлагаемый генератор постоянного тока предназначен в качестве источника электрической энергии постоянного тока большой мощности для энергосистем, электрических сетей, линий электропередач и кабелей постоянного тока и позволит существенно улучшить технико-экономические показатели этих систем и устройств в целом. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Генератор постоянного тока, содержащий замкнутую обмотку якоря, обмотку возбуждения и ротор, отличающийся тем, что он снабжен полупроводниковым коммутатором, выполненным в виде полностью управляемых прямо и обратно включенных тиристоров, размещенных между обмоткой якоря, выполненной в виде секций, находящихся в пазах магнитной системы, и токопроводящими шинами, выполненными кольцеобразными и соединенными с положительным и отрицательным зажимами выходного напряжения, при этом аноды прямо включенных и катоды обратно включенных тиристоров соединены между собой и подключены к секциям обмотки якоря, а катоды прямо включенных и аноды обратно включенных тиристоров соединены с токопроводящими шинами, подключенными, соответственно, к положительному и отрицательному зажиму выходного напряжения.